[发明专利]微机电系统封装和互连

说明书

背景技术

微机电系统(MEMS)装置包括与电子微电路结合的微机械基底。这样的MEMS装置可以形成例如微传感器或微执行器，所述微传感器或微执行器根据例如电磁、电致伸缩、热电、压电、或压阻效应工作。MEMS装置利用微电子技术例如光刻、汽相淀积、和蚀刻被制作在绝缘体或其它基底上。

通常，MEMS装置的电部分和MEMS装置的机械部分被制造在分开的晶片上并且然后被结合在一起以形成MEMS装置。电和机械部分的结合可以在晶片级加工或在管芯级加工来执行。在晶片级加工或在管芯级加工，通常使用焊料将电部分结合到机械部分并且提供电部分和机械部分之间的电互连以形成MEMS装置。在焊接过程中，由于热和/或机械变化可能发生不对准。该不对准可能导致降低的成品率。

由于这些和其它的原因，需要本发明。

发明内容

本发明的一个方面提供微机电系统(MEMS)装置。MEMS装置包括电晶片、机械晶片、将电晶片结合到机械晶片的等离子体处理的氧化物密封、以及电晶片与机械晶片之间的电互连。

附图说明

图1示出微机电系统(MEMS)装置的一个实施例的截面图。

图2示出机械晶片的一个实施例的截面图。

图3示出对准机械晶片和电晶片用于结合的一个实施例的截面图。

图4示出以面对面的配置结合的两个芯片的一个实施例的截面图。

图5示出以背对面的配置结合的两个芯片的一个实施例的截面图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考附图，这些附图构成了说明书的一部分，在这些图中借助图示示出了可以实施本发明的特定实施例。在这方面，方向性的术语，例如：“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“超前”、“拖尾”等等，是参考所描述的图的方向来使用的。由于本发明的实施例的部件可被定位在许多不同的方向上，因此方向性的术语仅用于说明的目的，并且决不是用于限制。应当理解也可以利用其它实施例，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下做出结构或逻辑改变。因此，下面的详细描述不是在限制的意义上进行的，并且本发明的范围将由所附权利要求来限定。

图1示出微机电系统(MEMS)装置100的一个实施例的截面图。MEMS装置100包括机械晶片(M-晶片)102和电晶片(E-晶片)104。采用等离子体处理的氧化物密封环106和焊料互连108将M-晶片102结合到E-晶片104。

在一个实施例中，等离子体处理的氧化物密封环106封住焊料互连108以及M-晶片102和E-晶片104的部分。

在晶片级或管芯级加工实施M-晶片102到E-晶片104的结合。在一个实施例中，等离子体处理的氧化物密封环106在室温下将M-晶片102结合到E-晶片104以便该两个晶片被对准并且被锁定在适当的位置。在一个实施例中，等离子体处理的氧化物密封环106一接触就自然地将M-晶片102结合到E-晶片104。在一个实施例中，等离子体处理的氧化物密封环106也精确地将M-晶片102与E-晶片104之间的间隙110设置为期望值。

在一个实施例中，在等离子体处理的氧化物密封环106将M-晶片102结合到E-晶片104并且设置晶片之间的间隙110之后，在M-晶片102与E-晶片104之间形成焊料互连108。在一个实施例中，结合的M-晶片102和E-晶片104被退火以回流沉积在M-晶片102和/或E-晶片104上的焊料材料，以形成M-晶片102和E-晶片104之间的电3D互连108。

在一个实施例中，M-晶片102包括微移动器(micromover)或其它合适的微机械装置。在一个实施例中，E-晶片104包括用来互连微移动器以形成MEMS装置例如MEMS装置100的互补型金属氧化物半导体(CMOS)电路或其它合适的电路。

与焊料结合技术相比，等离子体处理的氧化物密封环106可以大大改善M-晶片102与E-晶片104之间的对准。另外，总结合强度可以被增强，大大优于焊料结合技术。提高对准和结合强度可以在制作过程中提供更大的工艺裕度和更高的成品率。等离子体处理的氧化物密封环106也能实现晶片或管芯集成与封装中的精确对准的3D结构。此外，在一个实施例中，利用等离子体处理的氧化物密封环106实现具有互连的气密封装。